Ensayos no Destructivos, Apuntes de Ciencias Aplicadas a la Actividad Profesiona

¡Descarga Ensayos no Destructivos y más Apuntes en PDF de Ciencias Aplicadas a la Actividad Profesiona solo en Docsity! Ensayos no destructivos (E.N.D) Los Ensayos no Destructivos son una serie de ensayos cuya finalidad es conocer y evaluar el estado de los materiales (soldaduras, estructuras, puentes, edificios), medios de transporte (barcos, aviones) sin afectar las propiedades y funcionalidad. Se pueden visualizar, por ejemplo, soldaduras y uniones, grietas, defectos, discontinuidades que comprometan la resistencia de los materiales. Por definición “se denomina ensayo no destructivo (también llamado END, o en inglés NDT de non destructive testing) a cualquier tipo de prueba practicada a un material que no altere de forma permanente sus propiedades físicas, químicas, mecánicas o dimensionales”. Los ensayos no destructivos implican un daño imperceptible o nulo. Las pruebas se realizan sobre el material sin afectarlo metalúrgicamente ni mecánicamente, se realizan con el fin de determinar el estado geométrico, mecánico o químico de la pieza para verificar si cumple con las reglas de aplicación que correspondan, ejemplo de ellos son: Radiografiado de cordones de soldadura (rayos x), tintas penetrantes, partículas magnéticas, medición de espesores por medios ultrasónicos. Ventajas de los END Los Ensayos no Destructivos pueden ser usados en cualquier paso de un proceso productivo, pudiendo aplicarse por ejemplo: • Durante la recepción de las materias primas que llegan al almacén; para comprobar la homogeneidad, la composición química y evaluar ciertas propiedades mecánicas. • Durante los diferentes pasos de un proceso de fabricación; para comprobar si el componente está libre de defectos que pueden producirse por un mal maquinado, un tratamiento térmico incorrecto o una soldadura mal aplicada. • En la inspección final o de la liberación de productos terminados; para garantizar al usuario que la pieza cumple o supera sus requisitos de aceptación; que la parte es del material que le había prometido o que la parte o componente cumplirá de manera satisfactoria la función para la cual fue creada. • Debido a que no se alteran las propiedades del material y por lo tanto no existen desperdicios, con el empleo de los Ensayos No Destructivos sólo hay pérdidas cuando se detectan piezas defectuosas. • Este tipo de inspección es muy rentable cuando se inspeccionan partes o componentes críticos, en los procesos de fabricación controlada o en la producción de piezas en gran escala. Tipos de END a estudiar • UT – ultrasonido industrial (también emisiones acústicas) • Partículas Magnéticas • Pruebas por Espectrómetro de Masas • Inspección visual. • Líquidos penetrantes • Termografía • Corrientes de Eddy • Radiografías Partículas Magnéticas El ensayo de Partículas Magnéticas es uno de los más antiguos que se conoce, encontrando en la actualidad, una gran variedad de aplicaciones en las diferentes industrias. Es aplicable únicamente para inspección de materiales con propiedades ferromagnéticas, ya que se utiliza fundamentalmente el flujo magnético dentro de la pieza, para la detección de discontinuidades. Mediante este ensayo se puede lograr la detección de defectos superficiales y sub superficiales (hasta 3 mm debajo de la superficie del material). El acondicionamiento previo de la superficie, al igual que en las Tintas Penetrantes, es muy importante, aunque no tan exigente y riguroso. Ventajas de las Partículas Magnéticas • Se puede inspeccionar las piezas en serie obteniéndose durante el proceso , resultados seguros e inmediatos. • La inspección es más rápida que los líquidos penetrantes y más económica. • Detecta tanto discontinuidades superficiales y sub superficiales • Las indicaciones son producidas directamente en la superficie de la pieza, indicando la longitud, localización, tamaño y forma de las discontinuidades. • El equipo no requiere de un mantenimiento extensivo. • Mejor examinación de las discontinuidades que se encuentran llenas de carbón, escorias u otros contaminantes y que no pueden ser detectadas con una inspección por Líquidos Penetrantes. Las siguientes imágenes muestran materiales sometidos al método antes descripto. • Permite detectar discontinuidades tanto superficiales, sub superficiales e internas. • Puede aumentarse la sensibilidad del equipo al realizar un cambio conveniente de palpador. • Los equipos pueden ser portátiles y adaptables a un gran número de condiciones. Inspección visual Aunque sea el más modesto, siempre se realiza como fase previa a otros Ensayos más sofisticados. Facilita el trabajo posterior y establece la secuencia de trabajo. Es por tanto el más empleado por su sencillez, rapidez y economía de aplicación. La inspección visual es el ensayo no destructivo por excelencia, ya que su agente físico, la luz, no produce daño alguno a la inmensa mayoría de los materiales. La inspección visual es el primer paso de cualquier evaluación. En general, las Pruebas no Destructivas establecen como requisito previo realizar una inspección visual, normalmente lo primero que decimos es “déjame ver como está” (la apariencia de un objeto). La inspección visual es utilizada para determinar: • Cantidad • Tamaño • Forma o configuración • Acabado superficial • Reflectividad (reflexión) • Características de color • Ajuste • Características funcionales • La presencia de discontinuidades superficiales También permite observar: la existencia de salpicaduras, cenizas, distorsiones por excesivo calentamiento, grietas, calibres de cortes cóncavos y convexos, superficies lisas o rugosas. Inspección visual / Procedimiento 1. Iluminar el objeto a inspeccionar con luz. 2. Inspeccionar bien por: Visión ocular directa o visión ocular utilizando medios auxiliares (lupas, microscopios, fibras ópticas, endoscopios, gafas, aumentos, etc.), medios artificiales (células o captadores fotoeléctricos). Ventajas del método •Simple de usar en áreas donde otros métodos son impracticables •Ayudas ópticas mejoran el método. Líquidos penetrantes Se analiza la superficie de una pieza. La misma se recubre con una solución coloreada o fluorescente, el exceso de la solución se elimina de la superficie tratada y se aplica un revelador. Éste revelador actúa como secante, destacando fácilmente las imperfecciones superficiales, por aparición de vivos colores (contraste) ante la acción de luz UV. Puede verse la acción en el siguiente gráfico. Cómo ventajas principales podríamos citar: la rapidez con que vemos el resultado, es sencillo tanto para muestras grandes cómo pequeñas y no conlleva el uso de un gran equipamiento. Algunos usos: en materiales no porosos, metales no magnéticos, aluminio y sus aleaciones, aceros inoxidables, Cobre, bronce, latones, cerámicas vitrificadas, vidrios, plásticos, aleaciones no ferrosas. No se aplica en materiales porosos, ni en muestras a muy alta o muy baja temperatura, tampoco en materiales ferromagnéticos (allí se utiliza un método magnético, cómo el de partículas). Hay de dos tipos: ➢ Según el color Penetrantes coloreados: Se inspeccionan a simple vista. Solamente hay que contar con una buena fuente de luz blanca. Tienen menos sensibilidad. Penetrantes fluorescentes: Se inspeccionan con la ayuda de una lámpara de luz ultravioleta (luz negra). Sin ésta son invisibles a la vista. Tienen mayor sensibilidad. ➢ Según la solubilidad Penetrantes lavables con agua o autoemulsificables: Para su limpieza y eliminación de excesos simplemente se usa agua. Resultan muy económicos de utilizar. Penetrantes postemulsificables: No son solubles en agua. Para la remoción de los excesos superficiales se utiliza un emulsificador que crea una capa superficial que se elimina con agua. Es el método con el que mayor sensibilidad se obtiene y en el que mayor dominio de cada una de las etapas tiene el operador. Existen dos tipos de emulsificadores: los hidrofílicos, de base acuosa, que se utilizan en solución de agua, en una saturación determinada por las necesidades del caso; y lipofílicos, de base aceite, que se utilizan tal como los entrega el fabricante. Penetrantes eliminables con disolvente: Tampoco son solubles en agua. Para su eliminación se utiliza un disolvente no acuoso, denominado «eliminador». Son muy prácticos de utilizar ya que el solvente generalmente se presenta en aerosol. Corrientes de Eddy Termografía La TIR es una técnica de ensayo no destructivo (END) sin contacto que obtiene la temperatura de la superficie de un cuerpo a través de la captación de la radiación infrarroja que ésta emite. El mapa térmico de la superficie obtenido es llamado termograma. Cuando el flujo de calor en un material es alterado por la presencia de anomalías o defectos provoca contrastes de temperatura en su superficie. El uso de la TIR como método no destructivo de inspección está basado en la obtención y el análisis de las imágenes de esos patrones térmicos. Se destaca la termografía infrarroja (TIR) por su rapidez, sencilla aplicación y versatilidad ya que puede ser utilizada tanto en líneas de producción como en mantenimiento. Imagen de un termograma: en la imagen se ven los contrastes de temperaturas en un material que forma parte de un proceso industrial. Muchos de estos equipos faltarían si su temperatura se eleva hasta valores inadecuados. Es un método predictivo, ya que puede usarse para el control y monitoreo. Muchos de estos métodos se encuentran normalizados, lo cuál les da un encuadre en cómo se hacen y que tipos de equipos se utilizan. Por ejemplo, en el caso de las soldaduras por fusión : • Examen visual: Norma EN ISO 17637 • Ensayo con líquidos penetrantes: Norma EN ISO 3452-1 • Ensayo con partículas magnéticas: Norma EN ISO 17638 • Ensayo por corrientes de Foucault (corrientes inducidas): Norma EN 1711 • Ensayo ultrasónico: Norma EN ISO 17640 • Ensayo radiográfico: Norma EN ISO 17636 RESULTADOS ESPERADOS. Existen muchos otros E.N.D, pero con similares aplicaciones: 1) Dispersión de flujo (espectro del flujo electromagnético. No está demasiado probado en máquinas reales, pero en ensayos de laboratorio dan excelentes resultados en el control de evolución de fallos de aislamiento, cortocircuitos de espira y otros problemas asociados con Rotor y estator). 2) Corriente de Foucault (para grietas superficiales, sondeo de una pieza) 3) Replicación (Metalografía, que se desarrollará prontamente) 4) Interferometría láser De todos modos las aplicaciones son comunes: inspecciones de productos en bruto (forjas, fundiciones, extruidos), inspección del producto después de una segunda transformación (mecanizado, soldaduras, amolado, tratamiento térmico niquelado) inspecciones de daños de servicio (uso, y por ende corrosión, agrietamiento, erosión, desgaste, daño por calor). Cualquier discontinuidad puede ser evaluada y descubierta por ejemplo: lineales (desalineación de bordes), plantares (fisuras, escoria, falta de fusión), volumétricas (poros, oclusiones), así sean superficiales (escamas, rayones) o sub superficiales (óxidos). Los espesores pueden medirse, al igual que la extensión de las discontinuidades, la ubicación de las inserciones y la identificación dimensional. Tendremos en cuenta las propiedades físicas y mecánicas (conductividad, densidad, propiedades magnéticas), el estado físico (tamaño de grano, acabado superficial).